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1、研究与分析摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇2015年第6期(第28卷,总第140期)·机械研究与应用·doi:10.16576/j.cnki.1007-4414.2015.06.014*悬挂式单轨轮胎非线性数学模型*蒋咏志,王月明,谢摇倩(西南交通大学机械工程学院,四川成都摇610031)摘摇要:采用粘结式实心轮胎结构是德系H-Bahn型悬挂式单轨与日系safege单轨的主要区别之一,分析了实心橡胶轮胎的非线性压缩性质,构建了实心橡胶轮胎的压缩数学拟合模型,并与Ansys力学分析结果进行对比验证模型的正确性。关键词:悬挂式单轨;非线性
2、;实心橡胶轮胎中图分类号:U461摇摇摇摇摇摇文献标志码:A摇摇摇摇摇摇文章编号:1007-4414(2015)06-0036-02NonlinearMathematicModelofSuspendingMonorail'sTireJIANGYong-zhi,WANGYue-ming,XIE摇Qian(SchoolofMechanicalEngineering,SouthwestJiaotongUniversity,ChengduSichuan摇610031,China)Abstract:Oneofthemaindifferencesbe
3、tweentheGermanyH-BahnmonorailandtheJapanesesafegemonorailiswhetheritusessolidtirestructure.Inthispaper,thenonlinearcompressionpropertiesofsolidrubbertireisanalyzed,andcompressionmathematicalfittingmodelofthesolidrubbertireisconstructed,finally,correctnessofthemodelisvalid
4、atedbycomparingwiththeANSYSanalysisresults.Keywords:suspendedmonorail;nonlinear;solidrubbertire0摇引摇言性,根据径向弹簧模型的思想,将轮胎胎圈沿着周向,实心轮胎受载过程,随着轮胎上施加载荷的增大划分为N个相互独立的弹性体,每个小弹性体视为使得轮胎表面与地面接触橡胶增多,径向刚度随之增一个长R1d渍,宽W,高R1-R2的立方体,由定义式,对加,这体现了轮胎接触非线性特点。此外橡胶材料也每个小弹性体,根据GIM博士UA轮胎模型思想,胎[1-2]地接
5、触面为矩形,宽度为轮胎断面宽W,长度为轮地具有一定的非线性特点。很多力学分析领域将轮胎的非线性利用ABAQUS,Ansys等软件进行专门接触面纵向长度(如图1中AB长)考虑,但也有很多场合,由于计算方便通常将轮胎视为刚度恒定的弹性件,综合该两种分析方法的优势,寻求既考虑轮胎非线性压缩特点计算又不至于复杂的数学模型。1摇轮胎材料和结构设计目前,实心轮胎的有限元仿真中采用MooneyRivlin材料模型,很好的考虑到了橡胶结构和材料的图1摇轮胎压缩模型简图非线性,但为了方便计算,国内很多轮胎力学计算均仍将轮胎刚度视为定值[3-4]。由于H-b
6、ahn单轨实心摇摇对每个独立的弹性体,径向力为:胎面表面无弧度,无法采用钢轮钢轨的Herz接触模dFN=啄(渍)Ks=[R-(R-啄)/cos渍]伊型,利用橡胶衬套表面一侧受压来模拟轮地接触,对11(E+G)WRd渍相关公式进行变形,轮胎的径向刚度1摇(2)R-R仔l(E+G)1112K==E+G(1)sRR2R2由立方体拉压逆解法,径向压缩力的侧向张力为:2drdrln()乙乙R1R1仔lrR1仔lrdF=[姿(dF-2淄dF)-2滋淄dF]ANxEAEAEA式中:R为轮胎外半径,R为轮辋半径,E为橡胶的12E淄dFdF弹性模量,G为橡
7、胶的剪切模量。径向弹簧模型使用=[(-2淄)-(1+淄)(1-2淄)EAEA沿着轮胎周向分布的,彼此独立的弹簧描述轮胎特*收稿日期:2015-08-23作者简介:蒋咏志(1990-),男,四川达州人,硕士研究生,研究方向:车辆工程。通讯作者:王月明(1960-),男,江苏连云港人,教授,研究方向:车辆工程。·36··机械研究与应用·2015年第6期(第28卷,总第140期)摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇研究与分析EdF摇摇某采样点i(i=1,2,3…n),n为采样点总数(这摇2淄]A2(1+淄)EA里取10),轮胎压缩量为啄,对应的
8、垂向荷载Ansys仿i1-淄真值为F,理论计算值F:=dF(3)NiNi1+淄n-1式中:淄为橡胶泊松比,姿为lame常数,姿=FN=移FNi(8)ni=1E淄回归平方和为:(1+淄)(1-2
